JP2024044109A - How to recycle waste plastic - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、廃プラスチックを簡便かつ効率的に熱分解させ、プラスチックスやゴムの成形助剤、滑剤、離型剤、インキおよび塗料添加剤、顔料分散剤、ホットメルト接着剤用途などに有用である高品質な熱分解ワックスとしてリサイクルする方法を提供する。【解決手段】 廃プラスチックを押出機に供給し、該押出機内で熱分解させることにより熱分解ワックスとしてリサイクルする方法。【選択図】 なし[Problem] The present invention provides a method for easily and efficiently pyrolyzing waste plastics and recycling them into high-quality pyrolytic wax that is useful for applications such as molding aids for plastics and rubber, lubricants, mold release agents, ink and paint additives, pigment dispersants, hot melt adhesives, etc. [Solution] The method involves feeding waste plastics to an extruder and pyrolyzing them in the extruder, thereby recycling them into pyrolytic wax. [Selected Figure] None
Description
本発明は、廃プラスチックのリサイクル方法に関するものである。 The present invention relates to a method for recycling waste plastic.
プラスチックは、その有用性から、幅広い製品や容器包装に利用されている。一方、カーボンニュートラルの実現、海洋プラスチックごみ問題や気候変動問題への対応強化が求められる中、プラスチックの循環を促進する重要性が高まっている。廃プラスチック(以下、廃プラと略記することもある。)を熱分解して合成したナフサを原料に、ナフサクラッカーと重合プラントを使ってポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等を製造するケミカルリサイクルは、劣化した廃プラもリサイクルが可能であり、またモノマーやオリゴマー原料からプラスチックを合成するため、リサイクル品はバージン品と同等の品質になる利点を有する。一方、リサイクルのプロセスが長く、複雑であることから、経済合理性に乏しい課題が指摘されている。 Due to its usefulness, plastics are used in a wide range of products and containers and packaging. Meanwhile, the importance of promoting the circulation of plastics is increasing amid calls for the realization of carbon neutrality and for stronger responses to the problems of marine plastic waste and climate change. Chemical recycling, which uses naphtha synthesized by pyrolysis of waste plastic (hereinafter sometimes abbreviated as waste plastic) as a raw material to produce polyethylene (PE) and polypropylene (PP), etc., using naphtha crackers and polymerization plants, has the advantage that even degraded waste plastic can be recycled, and because plastic is synthesized from monomer and oligomer raw materials, recycled products have the same quality as virgin products. However, the recycling process is long and complex, and issues have been pointed out that it is not economically rational.
ここで、分子量1万以下の低分子量ポリマーは、分子量数万から数十万の一般的なポリマーとは異なる物理的、化学的性質を示す。なかでも低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレンなどのポリオレフィンワックスは、生産されるプラスチックの多くを占めるポリオレフィンだけでなく、ポリ塩化ビニルなどの樹脂とも高い相容性を示し、顔料分散剤や成形加工助剤、インキまたは塗料の添加剤、ホットメルト接着剤の添加剤など幅広い用途に使用されている。 Here, low-molecular-weight polymers with a molecular weight of 10,000 or less exhibit different physical and chemical properties from general polymers with molecular weights of tens of thousands to hundreds of thousands. In particular, polyolefin waxes such as low-molecular-weight polyethylene and low-molecular-weight polypropylene are highly compatible not only with polyolefins, which account for the majority of plastics produced, but also with resins such as polyvinyl chloride, and are used in a wide range of applications, such as pigment dispersants, molding processing aids, additives for inks and paints, and additives for hot melt adhesives.
ポリオレフィンワックスの合成方法は重合法と熱分解法があり、熱減成された低分子量ポリオレフィン(例えば、特許文献1参照。)が提案されている。熱分解法は重合法と比較して製造コストが低く少量生産にも適しているなどの商業的な利点だけでなく、廃棄されたプラスチックを使用することができるなど、近年重要視されているリサイクルの観点からも有用な手法である。しかし、ポリオレフィンは他のポリマーと比較して熱分解温度が高く、ワックスを得るためには長時間、高温下で熱分解させる必要があるため、熱分解プロセスにおいて多くのエネルギーを要する。そのため、熱分解反応を促進する方法がいくつか提案されており、酸素及び過酸化物を添加する方法(例えば、特許文献2)、メルカプタン系有機化合物を添加する方法(例えば、特許文献3)、接触触媒と反応させる方法(例えば、特許文献4)などが提案されている。また、オレフィン系重合体を定量的に移送する定量移送手段と該定量移送手段に連結されたスクリュ型押出機とからなる熱分解反応器を複数段連結して構成される熱分解装置に供給することを特徴とする熱分解ワックスの製造方法(例えば、特許文献5)が提案されている。さらに、連続式廃プラスチック油化還元装置(例えば、特許文献6)、あるいは二軸スクリュ押出式の廃プラスチックの処理方法(例えば、特許文献7)が提案されている。 There are two methods for synthesizing polyolefin wax: polymerization and pyrolysis. Thermally degraded low molecular weight polyolefins have been proposed (see, for example, Patent Document 1). The pyrolysis method has commercial advantages, such as lower production costs and suitability for small-scale production compared to polymerization, and is also useful from the viewpoint of recycling, which has been given great importance in recent years, as it allows the use of discarded plastics. However, polyolefins have a higher pyrolysis temperature than other polymers, and in order to obtain wax, they must be pyrolyzed at high temperatures for a long period of time, which requires a lot of energy in the pyrolysis process. For this reason, several methods have been proposed to promote the pyrolysis reaction, such as a method of adding oxygen and peroxide (see, for example, Patent Document 2), a method of adding a mercaptan-based organic compound (see, for example, Patent Document 3), and a method of reacting with a contact catalyst (see, for example, Patent Document 4). In addition, a method for producing pyrolysis wax (see, for example, Patent Document 5) has been proposed, which is characterized by supplying an olefin-based polymer to a pyrolysis device composed of a pyrolysis reactor consisting of a quantitative transport means for quantitatively transporting the polymer and a screw-type extruder connected to the quantitative transport means, which are connected in multiple stages. Furthermore, a continuous waste plastic oil reduction device (e.g., Patent Document 6) and a twin-screw extrusion type waste plastic processing method (e.g., Patent Document 7) have been proposed.
特許文献1に提案された管状反応器内でポリオレフィンを熱減成して得られる低分子ポリオレフィンにおいては、反応器内面に生じた熱劣化物が混入し、品質の低下した低分子ポリオレフィンとなる問題があった。さらに、特許文献2に提案の方法により得られるポリプロピレンにおいては、酸素と過酸化物によってポリプロピレンの分解が促進されるため、ポリプロピレンの酸化が起こり易く、本来ポリプロピレンが有する低極性といった特徴が損なわれる問題があった。また、特許文献3に提案の方法により得られる油状物おいては、合成重合体の熱分解においてメルカプタン系有機化合物を分解促進剤として用いるため、メルカプタン系有機化合物が残留することによる人体への有害性や臭気が問題となった。さらに、特許文献4に提案の方法により得られるワックスにおいては、接触触媒を用いてプラスチックをワックスへと転換するため、高価な触媒を用いることによるコスト上昇あるいは触媒残渣の混入による色相の悪化が問題となった。また、特許文献5に提案の方法は、高分解度の熱分解ワックスを得ることができるものであるが、廃棄プラスチックの使用については何ら言及されていない。そして、特許文献6に提案のプラスチック油化還元装置については、得られる生成油の特徴や熱分解ワックスについて何ら記載されていない。さらに特許文献7に提案の二軸スクリュ押出式の廃プラスチックの処理方法については、ペレットを含む成形品を得るための方法であり、熱分解ワックスについて何ら記載されていない。 In the low molecular weight polyolefin obtained by thermally degrading polyolefin in a tubular reactor proposed in Patent Document 1, there was a problem that thermally degraded products generated on the inner surface of the reactor were mixed in, resulting in a low molecular weight polyolefin of degraded quality. Furthermore, in the polypropylene obtained by the method proposed in Patent Document 2, the decomposition of polypropylene is accelerated by oxygen and peroxide, so that polypropylene is easily oxidized, and the inherent characteristic of polypropylene, such as low polarity, is impaired. In addition, in the oily matter obtained by the method proposed in Patent Document 3, a mercaptan organic compound is used as a decomposition accelerator in the thermal decomposition of synthetic polymers, so the harmfulness to the human body and odor caused by the residual mercaptan organic compound became a problem. Furthermore, in the wax obtained by the method proposed in Patent Document 4, a contact catalyst is used to convert plastic into wax, so there were problems with the increase in cost due to the use of an expensive catalyst and the deterioration of color due to the inclusion of catalyst residues. In addition, the method proposed in Patent Document 5 can obtain a highly decomposed pyrolysis wax, but there is no mention of the use of waste plastics. Furthermore, the plastic oil reduction device proposed in Patent Document 6 does not state anything about the characteristics of the resulting oil or the pyrolysis wax. Furthermore, the twin-screw extrusion type waste plastic processing method proposed in Patent Document 7 is a method for obtaining molded products including pellets, and does not state anything about pyrolysis wax.
そこで、本発明は、廃プラスチックを、特に好ましくは廃棄されるポリエチレン系樹脂を簡便かつ効率的に熱分解させ、高品質な熱分解ワックスとしてリサイクルする方法を提供することを目的とするものであり、さらに詳しくは、プラスチックスやゴムの成形助剤、滑剤、離型剤、インキおよび塗料添加剤、顔料分散剤、ホットメルト接着剤用途などに有用である熱分解ワックスとしてリサイクルする方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for simply and efficiently pyrolyzing waste plastic, particularly discarded polyethylene resin, and recycling it as high-quality pyrolytic wax. More specifically, the present invention provides a method for recycling pyrolytic waxes, which are useful as molding aids for plastics and rubber, lubricants, mold release agents, ink and paint additives, pigment dispersants, hot melt adhesive applications, etc. There is a particular thing.
成形済、使用済等の樹脂、成形体の再利用、再生、原材料化、油化等の再利用効率を高めることは、包摂的で持続可能な産業化を推進化に寄与するものであり、近年叫ばれているSDGs等持続可能な社会に必要なテクノロジーの1つである。 Improving the reuse efficiency of molded and used resins and molded objects, such as reusing, recycling, turning them into raw materials, and turning them into oil, will contribute to the promotion of inclusive and sustainable industrialization. It is one of the technologies necessary for a sustainable society such as the SDGs that have been talked about in recent years.
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、廃プラスチックを押出機に供給し、該押出機内で熱分解させることにより簡便かつ効率的に高品質な熱分解ワックスとしてリサイクルできることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problem, the present inventor discovered that it is possible to easily and efficiently recycle waste plastic into high-quality pyrolyzed wax by feeding it to an extruder and thermally decomposing it within the extruder. , we have completed the present invention.
すなわち本発明の各態様は、以下に示す[1]~[6]である。
[1]廃プラスチックを押出機に供給し、該押出機内で熱分解させることにより熱分解ワックスとしてリサイクル方法。
[2]廃プラスチックが、ポリオレフィン系樹脂である、[1]に記載のリサイクル方法。
[3]ポリオレフィン系樹脂が、ポリエチレン系樹脂である、[2]に記載のリサイクル方法。
[4]押出機が、2軸以上8軸以下の多軸スクリュ押出機である、[1]~[3]のいずれかに記載のリサイクル方法。
[5]押出機が、タンデム式押出機である、[1]~[3]のいずれかに記載のリサイクル方法。
[6]押出機の熱分解領域でのシリンダ温度330~480℃、熱分解後のワックスを押し出す押出機の先端温度100~300℃の条件にて廃プラスチックを押出機内で熱分解させる、[1]~[5]のいずれかに記載のリサイクル方法。
That is, each aspect of the present invention is [1] to [6] shown below.
[1] A recycling method in which waste plastic is fed into an extruder and thermally decomposed in the extruder to produce pyrolytic wax.
[2] The recycling method according to [1], wherein the waste plastic is a polyolefin resin.
[3] The recycling method according to [2], wherein the polyolefin resin is a polyethylene resin.
[4] The recycling method according to any one of [1] to [3], wherein the extruder is a multi-screw extruder having 2 or more screws and 8 screws or less.
[5] The recycling method according to any one of [1] to [3], wherein the extruder is a tandem extruder.
[6] The waste plastic is pyrolyzed in the extruder under the conditions that the cylinder temperature in the pyrolysis region of the extruder is 330 to 480°C, and the tip temperature of the extruder that extrudes the pyrolyzed wax is 100 to 300°C. [1 ] to [5].
本発明によれば、廃プラスチックを簡便かつ効率的に熱分解させ、プラスチックスやゴムの成形助剤、滑剤、離型剤、インキおよび塗料添加剤、顔料分散剤、ホットメルト接着剤用途などに有用である高品質な熱分解ワックスとしてリサイクルする方法を提供することができ、その産業的価値は極めて高いものである。 The present invention provides a method for easily and efficiently pyrolyzing waste plastics and recycling them into high-quality pyrolytic wax that is useful for applications such as molding aids for plastics and rubber, lubricants, release agents, ink and paint additives, pigment dispersants, and hot melt adhesives, and is of extremely high industrial value.
以下、本発明について詳細に説明する。 The present invention will be explained in detail below.
本発明のリサイクル方法は、廃プラスチックを押出機に供給し、該押出機内で熱分解させることにより熱分解ワックスとしてリサイクルするものである。 The recycling method of the present invention involves feeding waste plastic to an extruder, where it is thermally decomposed and recycled as pyrolytic wax.
廃プラスチックは、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、エチレン―酢酸ビニル共重合体(以下、EVAと略記することもある。)、ケン化EVA等のポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやプリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニルなどの塩素性樹脂、6ナイロン、66ナイロンなどのポリアミド系樹脂、ポリスチレンなどのスチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂などの廃棄されるプラスチックを挙げることができ、さらにこれらの廃棄プラスチックの混合物であってもかまわない。また、該プラスチックの形態はペレット、パウダーなどに限らず、フィルム、シート、ボトル、繊維、パイプ、射出成型品などの成形品およびその破砕物であっても良く、使用済み品、規格外品、廃棄品などと称される廃プラスチックを挙げることができる。なお、該廃プラスチックが樹脂組成物である場合、各成分が互いに溶け合って混合された状態であっても、各成分がペレットや端材のような固形分の状態で物理的に混合した状態であってもかまわない。これら廃プラスチックの中でも、特に顔料分散剤や成形加工助剤、インキまたは塗料の添加剤、ホットメルト接着剤の添加剤など幅広い用途に使用でき、分子量の制御が容易であることから、ポリエチレン樹脂を主成分としたポリエチレン系樹脂であることが好ましく、該ポリエチレン樹脂の含有量としては、安定した品質の熱分解ワックスとなることから、該ポリエチレン樹脂が70重量%以上含まれることが好ましく、特に該ポリエチレン樹脂が80重量%以上であることが好ましい。 Examples of waste plastics include high-density polyethylene, low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, ultra-high molecular weight polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer (hereinafter sometimes abbreviated as EVA), saponified EVA, and other polyolefin-based resins such as polyethylene and polypropylene, polyester-based resins such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, chlorine-based resins such as polyvinyl chloride, polyamide-based resins such as nylon 6 and nylon 66, styrene-based resins such as polystyrene, and polycarbonate resins, and may also be mixtures of these waste plastics. The form of the plastic is not limited to pellets, powder, etc., and may be molded products such as films, sheets, bottles, fibers, pipes, and injection molded products, as well as crushed products. Examples of waste plastics that may be referred to as used products, non-standard products, and discarded products include waste plastics. When the waste plastic is a resin composition, the components may be mixed together, or may be physically mixed in the form of solids such as pellets or scraps. Among these waste plastics, polyethylene resins containing polyethylene resin as the main component are preferred, as they can be used in a wide range of applications, such as as pigment dispersants, molding processing aids, ink or paint additives, and hot melt adhesive additives, and their molecular weight is easy to control. The polyethylene resin content is preferably 70% by weight or more, and more preferably 80% by weight or more, since it becomes a pyrolysis wax with stable quality.
該押出機としては、特に限定されるものではなく、例えば単軸スクリュ押出機、同方向回転2軸スクリュ押出機、異方向回転2軸スクリュ押出機、スクリュが押出機のシリンダ内に3本以上、並列して配置された4軸ないしは8軸などの多軸スクリュ押出機、さらにタンデム式押出機として、2台以上の押出機を直列に連結したもの、一方の押出機の出口と他方の押出機の入口とを連結してL字状に配置したもの、一方の押出機の出口と他方の押出機の側面とを連結してT字状に配置したものなどを挙げることができる。また、該タンデム式押出機を構成する各押出機としては、単軸スクリュ押出機あるいは2軸以上8軸以下の多軸スクリュ押出機などを挙げることができ、これら押出機を2台以上組み合わせてタンデム式押出機とすることができる。これら押出機の中でも、とりわけ品質の安定した熱分解ワックスが得られ、押出時のトルクや吐出量の安定性に優れることから、同方向回転2軸スクリュ押出機、4軸~8軸の多軸スクリュ押出機、タンデム式押出機であることが好ましい。 The extruder is not particularly limited, and examples thereof include single-screw extruders, co-rotating twin-screw extruders, counter-rotating twin-screw extruders, multi-screw extruders such as four or eight screws arranged in parallel in the cylinder of the extruder, and tandem extruders in which two or more extruders are connected in series, in which the outlet of one extruder is connected to the inlet of the other extruder and arranged in an L-shape, and in which the outlet of one extruder is connected to the side of the other extruder and arranged in a T-shape. In addition, examples of the extruders constituting the tandem extruder include single-screw extruders and multi-screw extruders with two or more and eight or less screws, and two or more of these extruders can be combined to form a tandem extruder. Among these extruders, it is preferable to use co-rotating twin-screw extruders, multi-screw extruders with four to eight screws, and tandem extruders, because they can produce pyrolysis wax with stable quality and have excellent stability in torque and discharge amount during extrusion.
また、本発明のリサイクル方法に用いられる押出機は、熱分解した低分子量のガス成分を効率的に押出機外に排出するため、真空ベント口が設置されたものであることが好ましい。さらに、廃棄プラスチックを十分に熱分解させることができ、品質の安定した熱分解ワックスが得られることから、スクリュ長さ(L)とスクリュ直径(D)の比(L/D)は30以上、特に40以上のスクリュであることが好ましい。 The extruder used in the recycling method of the present invention is preferably equipped with a vacuum vent port in order to efficiently discharge pyrolyzed low molecular weight gas components outside the extruder. Furthermore, in order to be able to sufficiently pyrolyze waste plastics and obtain pyrolysis wax with stable quality, it is preferable that the ratio (L/D) of the screw length (L) to the screw diameter (D) is 30 or more, and particularly 40 or more.
また、本発明のリサイクル方法において、押出機に供給し、該押出機内で熱分解させる条件としては、原料の廃プラスチックや押出機の種類、あるいは所望とする熱分解ワックスの分子量などにより適宜調整されるべきものであるが、熱分解を短時間で行い、かつ得られる熱分解ワックスの臭気を抑えることが容易となることから、例えば、熱分解領域でのシリンダ温度は、330~480℃の範囲を挙げることができ、365~475℃であることがさらに好ましく、特に好ましくは380~450℃の範囲である。さらに、熱分解領域における熱分解時間、すなわちポリエチレン系樹脂の押出機内における滞留時間としては、1~30分の範囲を挙げることができ、2~20分であることがさらに好ましく、特に好ましくは3~15分の範囲である。さらに、熱分解後のワックスを押し出す際の押出機の先端温度は分子量をより精密に制御することが容易となることから、100~300℃以下の範囲を挙げることができ、100~280℃であることがさらに好ましく、特に好ましくは100~250℃の範囲である。また、得られる熱分解ワックスの臭気を抑え、かつ分子量の制御が容易となることから、熱分解させる際の押出機内は水素、ヘリウム、アルゴン、窒素、炭酸ガス等の不活性ガスにより置換されていることが好ましく、特に窒素ガスにより置換されていることが好ましい。そして、押出機より押し出された熱分解後のワックスはホットカット、ミストカット、アンダーウォーターカット等の方法あるいはスチールベルト上で冷却した後、カッティングするなどの方法によりペレットとすることが可能である。 In addition, in the recycling method of the present invention, the conditions for supplying the wax to an extruder and pyrolyzing it in the extruder can be adjusted as appropriate depending on the raw material waste plastic, the type of extruder, the desired molecular weight of the pyrolytic wax, etc. However, in order to perform thermal decomposition in a short time and to easily suppress the odor of the resulting thermally decomposed wax, for example, the cylinder temperature in the thermal decomposition region should be in the range of 330 to 480°C. The temperature is more preferably 365 to 475°C, particularly preferably 380 to 450°C. Furthermore, the thermal decomposition time in the thermal decomposition region, that is, the residence time of the polyethylene resin in the extruder, can be in the range of 1 to 30 minutes, more preferably 2 to 20 minutes, and particularly preferably 3 to 30 minutes. ~15 minutes. Furthermore, the temperature at the tip of the extruder when extruding the wax after pyrolysis can be in the range of 100 to 300°C or less, since it is easier to control the molecular weight more precisely; It is more preferable that the temperature be within the range of 100 to 250°C, particularly preferably 100 to 250°C. In addition, in order to suppress the odor of the resulting pyrolyzed wax and to easily control its molecular weight, the interior of the extruder during pyrolysis is purged with an inert gas such as hydrogen, helium, argon, nitrogen, or carbon dioxide. It is preferable that the gas be replaced with nitrogen gas, and it is particularly preferable that the gas be replaced with nitrogen gas. The pyrolyzed wax extruded from the extruder can be made into pellets by hot cutting, mist cutting, underwater cutting, or by cutting after cooling on a steel belt.
以下に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらによりなんら制限されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto in any way.
~熱分解ワックスのGPC測定~
以下の測定装置および器具を用い、以下の条件で測定を行った。
~GPC measurement of pyrolytic wax~
Measurements were performed using the following measuring devices and instruments under the following conditions.
装置:HLC-8321GPC/HT(検出器:RI方式)(東ソー株式会社製)
カラム:以下の(i)のカラムを1本、(ii)のカラムを3本、直列で使用
(i)TSKgel guArdColumuH(HR)(30)HT
(7.5mmI.D.)×7.5cm)(東ソー株式会社製)×1本
(ii)TSKgel GMH(HR)-H(20)HT
(7.5mmI.D.)×30cm)(東ソー株式会社製)×3本
溶離液:1,2,4-トリクロロベンゼン(BHT:0.05wt%含有)
(富士フィルム和光純薬株式会社製)
流速:1.0mL/分
注入量:0.3mL
カラム温度:140℃
システム温度:40℃
試料濃度:1mg/mL
検量線:東ソー株式会社製、標準ポリスチレンを用いた5次近似曲線。但し、分子量はQファクターを用いてPE換算分子量とした。そして、熱分解ワックスの数平均分子量(Mn)が500以上10,000以下のものを広範囲な用途に使用できる品質の優れるワックスであると判断した。
Equipment: HLC-8321GPC/HT (Detector: RI method) (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: Use one column (i) below and three columns (ii) in series.
(i)TSKgel guArdColumuH(HR)(30)HT
(7.5mm I.D.) x 7.5cm) (manufactured by Tosoh Corporation) x 1 (ii) TSKgel GMH (HR)-H (20) HT
(7.5 mm I.D.) x 30 cm) (manufactured by Tosoh Corporation) x 3 Eluent: 1,2,4-trichlorobenzene (BHT: 0.05 wt% content)
(Manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Flow rate: 1.0mL/min Injection volume: 0.3mL
Column temperature: 140℃
System temperature: 40℃
Sample concentration: 1mg/mL
Calibration curve: 5th order approximate curve manufactured by Tosoh Corporation using standard polystyrene. However, the molecular weight was determined as PE equivalent molecular weight using Q factor. It was determined that a pyrolytic wax having a number average molecular weight (Mn) of 500 or more and 10,000 or less is a wax of excellent quality that can be used for a wide range of purposes.
実施例1
押出機として、スクリュ径12mm、スクリュ長さLとスクリュ直径Dの比(L/D)85の同方向回転2軸スクリュ押出機を用いた。また、揮発ガスを押出機外へ除去するため、真空ベント口を2か所設置した(押出機A-1)。そして、廃プラスチックとして、数平均分子量14,000の直鎖状低密度ポリエチレン製フィルムを粉砕機にて粉砕、減容した後、一定流量の窒素ガスと共に該押出機A-1に供給し、該第一押出機のニーディングゾーンのシリンダ温度を430℃に加熱した条件で原料供給速度2kg/hrにて溶融混錬することで熱分解させた。次いで、該溶融混錬したポリエチレン樹脂を該押出機の先端のシリンダ温度を180℃に加熱した条件にて、窒素雰囲気下に設置されたスチールベルト上に押出して冷却した後、カッティングすることでペレット状のポリエチレンワックスを1.6kg/hrの速度で得た。そして、得られたポリエチレンワックスを用いてGPC測定を行った結果、数平均分子量は5,000であった。
Example 1
As the extruder, a co-rotating twin-screw extruder with a screw diameter of 12 mm and a ratio of screw length L to screw diameter D (L/D) of 85 was used. In addition, two vacuum vent ports were installed to remove volatile gas from the extruder (extruder A-1). Then, as waste plastic, a linear low-density polyethylene film with a number average molecular weight of 14,000 is pulverized in a pulverizer to reduce its volume, and then supplied to the extruder A-1 together with a constant flow of nitrogen gas. The material was thermally decomposed by melting and kneading at a raw material supply rate of 2 kg/hr under the condition that the cylinder temperature in the kneading zone of the first extruder was heated to 430°C. Next, the melted and kneaded polyethylene resin is extruded onto a steel belt installed in a nitrogen atmosphere under the condition that the cylinder temperature at the tip of the extruder is heated to 180°C, cooled, and then cut into pellets. A polyethylene wax of 1.6 kg/hr was obtained at a rate of 1.6 kg/hr. As a result of GPC measurement using the obtained polyethylene wax, the number average molecular weight was 5,000.
実施例2
押出機として、スクリュ径12mm、スクリュ長さLとスクリュ直径Dの比(L/D)70の同方向回転2軸スクリュ押出機を第一押出機とし、スクリュ径20mm、L/D45の単軸スクリュ押出機を第二押出機として、該第一押出機の出口と第二押出機の入口とを連結してL字状に配置したタンデム式押出機を用いた。また、揮発ガスを押出機外へ除去するため、真空ベント口を第一押出機に2か所および第二押出機に1か所設置した(押出機A-2)。そして、廃プラスチックとして、数平均分子量20,000の高密度ポリエチレン製ボトルを粉砕機にて粉砕、減容した後、一定流量の窒素ガスと共に該押出機A-2に供給し、該第一押出機のニーディングゾーンのシリンダ温度を430℃に加熱した条件で原料供給速度2.5kg/hrにて溶融混錬することで熱分解させた。次いで、該溶融混錬したポリエチレン樹脂を該第一押出機の出口と連結された第二押出機に供給し、該第二押出機の先端のシリンダ温度を160℃に加熱した条件にて、窒素雰囲気下に設置されたスチールベルト上に押出して冷却した後、カッティングすることでペレット状のポリエチレンワックスを2kg/hrの速度で得た。そして、得られたポリエチレンワックスを用いてGPC測定を行った結果、数平均分子量は4,000であった。
Example 2
As the extruder, a tandem extruder was used in which the outlet of the first extruder and the inlet of the second extruder were connected to each other in an L-shape, with a screw diameter of 12 mm and a screw length L to screw diameter D ratio (L/D) of 70 as the first extruder, and a single screw extruder with a screw diameter of 20 mm and L/D of 45 as the second extruder. In addition, in order to remove volatile gases from the extruder, two vacuum vents were installed in the first extruder and one in the second extruder (extruder A-2). Then, as waste plastic, a high-density polyethylene bottle with a number average molecular weight of 20,000 was crushed and reduced in volume in a crusher, and then supplied to the extruder A-2 together with a constant flow rate of nitrogen gas, and pyrolyzed by melt kneading at a raw material supply rate of 2.5 kg/hr under conditions in which the cylinder temperature of the kneading zone of the first extruder was heated to 430 ° C. The melt-kneaded polyethylene resin was then fed to a second extruder connected to the outlet of the first extruder, and extruded onto a steel belt placed in a nitrogen atmosphere under conditions where the cylinder temperature at the tip of the second extruder was heated to 160° C., cooled, and then cut to obtain pellet-shaped polyethylene wax at a rate of 2 kg/hr. GPC measurement was then performed using the obtained polyethylene wax, and the number average molecular weight was found to be 4,000.
実施例3
押出機として、スクリュ径12mm、スクリュ長さLとスクリュ直径Dの比(L/D)40の同方向回転4軸押出機を用いた。また、揮発ガスを押出機外へ除去するため、真空ベント口を2か所設置した(押出機A-3)。そして、廃プラスチックとして、数平均分子量12,000の低密度ポリエチレン製フィルムを粉砕機にて粉砕、減容した後、一定流量の窒素ガスと共に該押出機A-3に供給し、該押出機のニーディングゾーンのシリンダ温度を400℃に加熱した条件で原料供給速度3kg/hrにて溶融混錬することで熱分解させた。次いで、該溶融混錬したポリエチレン樹脂を該押出機の先端のシリンダ温度を200℃に加熱した条件にて、窒素雰囲気下に設置されたスチールベルト上に押出して冷却した後、カッティングすることでペレット状のポリエチレンワックスを2.5kg/hrの速度で得た。そして、得られたポリエチレンワックスを用いてGPC測定を行った結果、数平均分子量は3,000であった。
Example 3
As the extruder, a co-rotating four-screw extruder with a screw diameter of 12 mm and a ratio of screw length L to screw diameter D (L/D) of 40 was used. In addition, two vacuum vent ports were installed to remove volatile gas from the extruder (extruder A-3). Then, as waste plastic, a low-density polyethylene film with a number average molecular weight of 12,000 is crushed in a crusher to reduce its volume, and then supplied to the extruder A-3 together with a constant flow of nitrogen gas. The material was thermally decomposed by melting and kneading at a raw material supply rate of 3 kg/hr under the condition that the cylinder temperature in the kneading zone was heated to 400°C. Next, the melted and kneaded polyethylene resin is extruded onto a steel belt placed in a nitrogen atmosphere under the condition that the cylinder temperature at the tip of the extruder is heated to 200°C, cooled, and then cut into pellets. 2.5 kg/hr of polyethylene wax was obtained. Then, as a result of performing GPC measurement using the obtained polyethylene wax, the number average molecular weight was found to be 3,000.
比較例1
廃プラスチックとして、数平均分子量14,000の直鎖状低密度ポリエチレン製フィルムを用い、粉砕機にて粉砕、減容した。次いで、得られた粉砕後の廃プラスチック2kgを攪拌機が装備された15リットルオートクレーブ内に一定流量の窒素ガスと共に供給し、該オートクレーブ内を撹拌した。そして、該オートクレーブを室温から10℃/分の速度で昇温し、420℃に達した後、90分間保持した。その後、オートクレーブ内に窒素ガスを供給しながら120分間冷却し、140℃に達した時点でオートクレーブからポリエチレンワックス1.5kgを抜き出した。そして、得られたポリエチレンワックスを用いてGPC測定を行った結果、数平均分子量は1,500であった。該ポリエチレンワックス1.5kgを得るために要した時間は280分であった。
Comparative Example 1
A linear low-density polyethylene film having a number-average molecular weight of 14,000 was used as the waste plastic, and was pulverized and reduced in volume by a pulverizer. Then, 2 kg of the pulverized waste plastic was supplied together with a constant flow rate of nitrogen gas into a 15-liter autoclave equipped with a stirrer, and the inside of the autoclave was stirred. Then, the autoclave was heated from room temperature at a rate of 10°C/min, and after reaching 420°C, it was held for 90 minutes. Then, the autoclave was cooled for 120 minutes while supplying nitrogen gas into the autoclave, and 1.5 kg of polyethylene wax was extracted from the autoclave when it reached 140°C. Then, GPC measurement was performed using the obtained polyethylene wax, and the number-average molecular weight was 1,500. The time required to obtain 1.5 kg of the polyethylene wax was 280 minutes.
比較例2
廃プラスチックとして、数平均分子量20,000の高密度ポリエチレン製ボトルを用い、粉砕機にて粉砕、減容した。次いで、得られた粉砕後の廃プラスチック2.5kgを攪拌機が装備された15リットルオートクレーブ内に一定流量の窒素ガスと共に供給し、該オートクレーブ内を撹拌した。そして、該オートクレーブを室温から10℃/分の速度で昇温し、430℃に達した後、10分間保持した。その後、オートクレーブ内に窒素ガスを供給しながら60分間冷却し、220℃に達した時点でオートクレーブからポリエチレンワックス1.8kgを抜き出した。そして、得られたポリエチレンワックスを用いてGPC測定を行った結果、数平均分子量は13,000であった。該ポリエチレンワックス1.8kgを得るために要した時間は120分であった。
Comparative example 2
A high-density polyethylene bottle with a number average molecular weight of 20,000 was used as the waste plastic, and the bottle was crushed and reduced in volume using a crusher. Next, 2.5 kg of the resulting pulverized waste plastic was supplied together with a constant flow of nitrogen gas into a 15-liter autoclave equipped with a stirrer, and the inside of the autoclave was stirred. Then, the temperature of the autoclave was raised from room temperature at a rate of 10°C/min, and after reaching 430°C, it was held for 10 minutes. Thereafter, the autoclave was cooled for 60 minutes while supplying nitrogen gas, and when the temperature reached 220°C, 1.8 kg of polyethylene wax was extracted from the autoclave. Then, as a result of GPC measurement using the obtained polyethylene wax, the number average molecular weight was 13,000. The time required to obtain 1.8 kg of the polyethylene wax was 120 minutes.
本発明は、廃プラスチックを簡便かつ効率的に熱分解させ、プラスチックスやゴムの成形助剤、滑剤、離型剤、インキおよび塗料添加剤、顔料分散剤、ホットメルト接着剤用途などに有用である高品質な熱分解ワックスとしてリサイクルする方法を提供するものである。 The present invention thermally decomposes waste plastics simply and efficiently, and is useful for applications such as molding aids, lubricants, mold release agents, ink and paint additives, pigment dispersants, and hot melt adhesives for plastics and rubber. It provides a way to recycle it as a high quality pyrolytic wax.
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